ИНВЕРТАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ БОЛОТА «ТАГАН» Е. Ю. Старикова, Е. В. Порохина, О. А. Голубина

Томский государственный педагогический университет, agroecol@yandex.ru

В статье приведены результаты исследований инвертазной активности торфяных почв эвтрофного болота.

Торфяные почвы являются уникальным природным образованием по своим физическим и физико-химическим свойствам. Рациональное освоение торфяных почв с целью их дальнейшего использования во многом определяется результатами научных исследований в области торфа, в том числе и биологических.

Все биологические процессы, связанные с превращением веществ и энергии в почве, осуществляются с помощью ферментов, играющих важную роль в мобилизации элементов питания растений, а так же обуславливающих интенсивность и направленность наиболее важных биохимических процессов [1].

Анализ литературных данных показывает, что ферментативная активность торфяных почв лучше исследована на европейской территории России и в Беларуси [2-4] и недостаточно в Западной Сибири [1, 4-6]. Содержание ферментов в торфяной почве характеризует ее биологическую активность. Наиболее хорошо изученными ферментами в различных почвах являются ферменты из класса гидролаз. Активность фермента инвер- тазы является показателем трансформации легкогидролизуемых углеводов в торфяных почвах. По данным исследователей [1, 5, 6] инвертазная активность в торфяных почвах находится в зависимости от ботанического и химического состава торфов, слагающих торфяной профиль, а также гидротермических условий в торфяных почвах.

Целью работы является изучение инвертазной активности эвтрофных торфяных почв болота «Таган».

Объекты и методы исследований

Исследования проводились на торфяном болоте эвтрофного типа «Таган» (Томский район, Томская область).

Пункт 2 представляет собой участок с агролесомелиорацией. Вдоль участка проведены борозды глубиной 0,5 м, с расстоянием между бороздами 2-3-4 м. Мощность торфяных почв на этом участке составляет около 2,7 м. В основании торфяного профиля залегает заиленный песок черного цвета, выше располагается слой древесного торфа (175-200 см), затем идут древесно-травяные торфа (50-175 см), частично определённые как вахтовые (50-100 см). С поверхности почвы сформированы травяным (25-50 см) и древесным (0-25 см) торфом. Сапропель отсутствует.

Пункт 3 является нативным участком, где торфяные почвы имеют мощность до 4 м. Торфяной профиль, который подстилается заиленными песками, сложен следующими видами торфа: древесным (300-320 см), осоковым (225-300 см), травяным (175-225см),

древесно-травяным (150-175 см), вахтовым (125-150 см), древесно-вахтовым (100-125 см). Верхний метровый слой торфяных почв этого участка представлен вахтовым торфом. На глубине 320-375 см залегает сапропель, а начиная с глубины 375 см - минеральный грунт.

Для характеристики инвертазной активности торфяных почв болота «Таган» на всех пунктах проводился отбор проб торфа на анализ торфяным буром ТБГ-1 через каждые 25 см на всю глубину торфяного профиля до минерального грунта. Инвертазная активность торфяных почв определялась в трехкратной повторности по методу Щербаковой Т. А. [1] и измерялась в мг глюкозы на 1 г сухого торфа за 4 часа (далее по тексту - ед.). В отобранных образцах торфа был определен также ботанический состав и степень разложения в НИИ биологии и биофизики при Томском государственном университете [7].

Результаты и обсуждение

Известно, что свойства торфов определяются генезисом, гидрологическими условиями и ботаническим составом торфов, слагающих торфяной профиль [4, 5, 13].

Торфяные почвы исследуемых участков сложены преимущественно эвтрофными торфами травяной и древесно-травяной групп, со степенью разложения 35-50 %. На всех участках наблюдается тенденция увеличения степени разложения вглубь по торфяному профилю. Изучаемые торфяные почвы в целом характеризуются как нормальнозольные. Более высокие показатели зольности отмечаются в торфяных почвах пункта 3 (до -30,25 %). Обменная кислотность в торфяных почвах изменяется от слабокислой до нейтральной (5,57-6,92). Гидролитическая кислотность варьирует в пределах от 2,58 до 11,07 мг-экв/100 г с.в. При этом более высокие показатели наблюдаются в торфяных почвах пункта 2 (5,16-10,49 мг-экв/100 г с.в.) Торфяные почвы всех исследуемых участков характеризуются высокими показателями суммы поглощенных оснований (376-983,94 мг-экв/100 г с.в.).

Анализ полученных данных показывает, что в торфяных почвах болота «Таган» ин- вертазная активность варьирует в очень широких пределах от 6,79 до 366,66 ед. При этом наиболее активно синтез углеводов происходит в торфяных почвах пункта 2 (7,09-366,36 ед.), а наименее активно - в торфяных почвах пункта 3 (рис. 1).

Рис. 1. Инвертазная активность в торфяных почвах болота «Таган»

Рассмотрим особенности инвертазной активности торфяных почв исследуемых участков. В торфяных почвах нативного участка пункта 1, торфяной профиль которого сложен преимущественно травяным видом торфа, пределы инвертазной активности составляют 12,41-283,52 ед.

Торфяные почвы пункта 2, где была проведена агролесомелиорация, отличаются самыми высокими показателями инвертазной активности. Это, вероятно, связано с улучшением аэрации торфяных почв этого участка, что способствует усилению ферментативных процессов. При этом гидролитические процессы охватывают более мощный слой торфяного профиля (2 м), что подтверждается высокими значениями инвертазы (135,07-366,36 ед.). В слоях, расположенных глубже, инвертазная активность снижается в 3-4 раза. Интересно отметить, что в верхнем слое торфяных почв пункта 2, представленным древесным видом торфа, активность инвертазы в 6,5 раз ниже, чем в нижележащем слое, сложенным травяным видом торфа. Это объясняется, прежде всего, ботаническим составом торфа. С увеличением доли древесных остатков в ботаническом составе торфов содержание легкогидролизуемых соединений снижается и соответственно уменьшается активность инвертазы в торфах [6].

В нативных торфяных почвах пункта 3 инвертазная активность варьирует от 6,79 до 38,62 ед. При этом гидролиз углеводов по торфяному профилю осуществляется относительно равномерно, за исключением слоев с высокими показателями зольности, где активность фермента самая низкая.

Рассмотрим динамику инвертазной активности в нативных торфяных почвах пункта 3. Для исследования динамики фермента были выбраны слои торфа со сходным ботаническим составом. Динамика инвертазной активности в торфяных почвах в течение вегетационного периода 2009 года (который отличался теплым и влажным летом) представлена одновершинной кривой с максимумом в июле (135,30 ед.) (рис. 2).

—¦—май              ¦ июль —а—сентябрь

Рис. 2. Динамика инвертазной активности в торфяных почвах пункта 3 (2009 г.)

В сентябре и, особенно в мае, значения инвертазной активности в 1,5-2 раза ниже, чем в июле, что связано с ухудшением гидротермических условий в торфяном профиле.

В целом результаты исследований инвертазной активности эвтрофных торфяных почв соответствуют литературным данным [1, 2, 4-6]. Однако следует отметить, что торфяные почвы участка агролесомелиорации значительно богаче по инвертазной активности, чем осушенные и не используемые в культуре торфяные почвы Беларуси и Западной Сибири.

Заключение

Результаты проведенных исследований показывают, что инвертазная активность в эвтрофных торфяных почвах болота «Таган» изменяется в широких пределах (от 6,79 до 366,66 ед.). Наиболее активно процессы минерализации протекают в торфяных почвах участка агролесомелиорации (7,09-366,36 ед.) (пункт 2). Среди торфяных почв исследуемых нативных участков более высокими значениями инвертазной активности отличаются торфяные почвы пункта 1, сложенного преимущественно травяным видом торфа. При этом активный гидролиз углеводов в этих почвах протекает в верхнем слое 0-75 см. Сезонная динамика инвертазной активности в торфяных почвах нативного участка (пункт 3) характеризуется одновершинной кривой с максимумом в июле.

Литература Инишева Л. И., Ивлева С. Н., Щербакова Т. А. Руководство по определению ферментативной активности торфяных почв и торфов. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 2003. - 122 с. Купревич В. Р., Щербакова Т. А. Почвенная энзимология. - Минск: Наука и техника, 1966. - 275 с. Ивлева С. Н., Щербакова Т. А., Шимко Н. А. Изменение ферментативной активности маломощной торфяной почвы в условиях вегетационного опыта // Почвоведение. - 1994. - № 1. С. 67-69. Славнина Т. П. Инишева Л. И. Биологическая активность почв Томской области. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1987. - 216 с. Инишева Л. И., Порохина Е. В., Аристархова В. Е., Боровкова А. Ф. Выработанные торфяные месторождения, их характеристика и функционирование. - Томск: Изд-во ТГПУ, 2007. - 225 с. Савичева О. Г. Инишева. Л. И. Ферментативная активность торфяных почв // Сибирский экологический журнал.

THE INVERTASE ACTIVITY OF PEAT SOILS IN THE BOGS OF «TAGAN»

E. U. Starikova., E. V. Porohina., O. A. Golubina

The article presents the results of researches of peat soils’ invertase activity in the eutrophic mire. Established a higher activity of invertase in the peat soils of agroforestry plot. Revealed that the hydrolysis of carbohydrates in the peat soils of the native area was more intensively in July.

УДК 631.417